CN101373204A - 微电路测试插槽的接触插入件 - Google Patents

Abstract

一种测试具有中心接地(CG)端子的微电路的系统，包括将CG端子与负载板上的接地触点连接的插入件。通过弹性凸部和保持该插入件的孔壁内的槽之间的摩擦作用而将该插入件保持在壳体中。

Description

微电路测试插槽的接触插入件

相关申请的交叉引用

本专利申请是根据35U.S.C.§111(a)提交的正式申请，且根据35U.S.C.§119(e)(1)、要求先前根据35U.S.C.§111(b)于2007年2月2日提交的序列号为60/887,983的临时专利申请的优先权。

技术领域

本发明属于微电路测试设备的改进。

背景技术

微电路的制造工艺不能保证每个微电路都是完好有效的。单个微电路的尺寸是极小的，并且工艺步骤极其复杂，因此制造工艺中很小的或很细微的失效就能使器件产生缺陷。为此，在半导体制造业和电路板装配业中，微电路测试已有广泛运用。

尽管微电路成本常常是非常低的，但由于电路板的成本及其制造成本，将一微电路安装到电路板上后就有很大的增值。安装通常涉及将微电路焊接到电路板上，并且该安装通常是不可逆的。一旦安装到电路板以后，拆除微电路通常会损坏该电路板。因此，如果微电路是有缺陷的，电路板本身有可能也损坏了，即届时该电路板的整个价值都丧失了。

为此，通常在安装到电路板之前要对微电路进行测试。各微电路必须以这样一种方式进行测试，即能够鉴别出几乎所有有缺陷的器件，但又基本上不能将好的器件鉴别成有缺陷。任何一种差错都会增加总体制造成本。

微电路测试装备本身相当复杂。首先，测试装备必须与微小的、间隔紧密的微电路端子中的每一个形成精确的、低电阻、短时工作方式、非破坏性的接触。因为微电路端子的尺寸很小并且相邻端子对的间隔很小，即使在测试装备触点和微电路端子焊盘之间的对准有很小的偏差也会导致错误的连接。未对准的或者其它错误的微电路连接会导致测试设备将微电路，即被测器件(DUT)，鉴别为有缺陷，即使其失效原因是连接有缺陷而不是DUT本身有缺陷。

微电路测试装备的另一个问题是出现在自动测试中，其为可以一分钟测试100个或更多DUT的单一系统。因为DUT端子与测试装备触点配合并且与之产生摩擦接触，大量的测试会导致测试装备触点的磨损。这一摩擦接触常常会锉下DUT端子上的颗粒。这些颗粒则会聚积在测试装备触点上。DUT封装还会将来自DUT生产工艺中的油或脱模材料之类的污物带到测试装备触点上或测试装备的其它元件上。

这些颗粒和其它污物最后会形成对测试中的DUT端子和测试设备触点之间的电连接的干扰，从而错误地将该DUT鉴别为有缺陷的。这些颗粒也会在相邻的测试设备触点之间形成泄漏通道(leakage path)，也会导致错误地将该DUT鉴别为有缺陷的。

一种通常在安装前进行测试的特定类型的微电路在该微电路封装的平坦底面上具有较大的、位于中心的接地(CG)端子。微电路信号及供电(S&P)端子以预设阵列围绕在该CG端子周围。带有这一设置形态端子的微电路封装称为CG封装。

图1A及图1B显示了目前的现有技术中、由壳体15和相关结构共同构成的、用于对设置成CG封装形态的DUT进行测试的系统一部分。在完整的测试系统中，壳体15安装在对准板和负载板(均未在图1A和图1B中示出)之间。壳体15由绝缘材料制造。该对准板、负载板以及壳体15在微电路测试技术中是为人所熟知的。

完整的测试系统包括带有孔的对准板，其孔壁将DUT相对于测试触点(未示出)在X及Y轴方向精确地定位，该测试触点保持在插槽21阵列中。该对准板孔形成测试井或腔的壁，测试过程中由装载设备或处理设备将DUT放置于该测试井或腔中。一般，该插槽21阵列包括四个象限，各象限分别位于靠近沿Z轴的对准板孔的四个壁或边中的一个。

壳体15具有面29、容置如图1b所示的CG端子插入件25的孔28。插入件25具有CG测试触点13，其从插入件25的顶面16突出并处于该顶面16的中心。测试触点13与接触件25的本体形成电连接。测试触点13以沿相对于插入件25的Z轴具有弹性的方式安装在插入件25中。固定及刚性的保持凸块从孔28的壁延伸出来，并伸入插入件25的凹槽31中以将插入件25保持在孔28中。

壳体15的表面29和插入件25的上表面16形成供DUT搁置的基部或底部。表面16略微突出到表面29的平面上方。表面16具有覆盖区，其处于带有CG端子的DUT表面上的CG端子周围的DUT上的所有S&P端子内部。这提供了接触S&P端子的空隙。

测试触点13的顶端在Z轴方向上没有偏离时，略微突出到插入件25的面16的上方，如图1b所示。插入件25的底端27机械地搁置在负载板的面上并由其支撑在Z轴方向上，该负载板带有用于插入件25的电触点。以此方式，DUT的CG端子与负载板电连接。在这种形式配置的壳体15和插入件25中，只有在负载板将DUT压抵住测试触点13和表面16时，插入件25才压抵住负载板。

壳体15的插槽21具有从插槽21向表面29突出的S&P测试触点。各插槽21的中心与中心的间隔使各S&P测试触点与DUT上其相关联的S&P端子对准，使得S&P测试触点与其相关联的S&P端子形成良好的电接触用于测试。在具有CG测试触点13时，各S&P测试触点设计成在Z轴方向上可弹性偏离。

开始测试时，装载设备将DUT移动到用于测试的指定位置(测试位置)。在该测试位置，DUT的CG端子压抵住测试触点13，该DUT的S&P端子压抵住S&P测试触点，并且该DUT的CG端子围绕触点13的表面压在表面16上。在该测试位置，所有S&P触点在各自的DUT端子施加的力作用下在Z轴方向上略有偏离。在其各自DUT端子上的个别测试触点的力保证了所有S&P触点与DUT端子形成良好的电连接。这一设置可使得各DUT的S&P端子和相关联的测试触点之间形成恒定的接触压力，并防止彼此损害。

在测试位置，负载板使插入件25保持在Z轴的一位置，该位置上提供有Z轴方向用于DUT的硬挡块，以防止DUT移动过头。该设置保证了各DUT在测试时，其Z轴位置基本是一致的。CG端子压抵住测试触点13的力通过将插入件25中的触点13弹性安装来控制，并且设计成在测试过程中在插入件13和DUT的CG端子之间提供适当的接触力以及摩擦接触。

在目前的测试装备设计中，在DUT不处于测试位置时，插入件25的安装没有强烈地迫使插入件25与负载板接触。当DUT移动到测试位置而压抵住插入件25时，DUT上的负载装备压力常常使插入件25在孔28内和负载板上沿X、Y和Z轴偏移一段非常小的距离。

这一偏移在重复插入DUT数千次时，会在与插入件25、壳体15、以及与插入件25接触的负载板垫上产生明显的磨损。这一磨损的结果就是当测试装备无法使用，需要对这些元件进行更换。该磨损也会产生如上所述的碎屑，而干扰测试过程。

发明内容

一种测试具有中心接地(CG)端子的微电路的系统，包括负载板，所述负载板在第一侧具有接地端子。安装在所述负载板第一侧壳体具有测试端子，所述测试端子设置在容置所述微电路的所述壳体第一表面区域周围。所述壳体还包括孔，所述孔从所述壳体的第一表面区域向负载板接地端子开口的。

使用时，进行测试的微电路将带有CG端子的壳体第一表面与孔对齐。为了便于参照，该孔具有垂直于该负载板第一侧的Z轴。

该孔具有导电接地接头插入件，所述插入件具有从靠近壳体第一侧的孔中突出的、用于接触微电路CG端子的CG端子端。该插入件还具有从靠近负载板的孔中突出的、用于接触负载板接地端子的负载板接触端。

本发明实际上包括，在所述插入件中的第一凸部，所述第一凸部从所述第一侧突出的且基本垂直于Z轴。本发明还包括在界定出该孔的壁中的槽，该槽用于容置该第一凸部以保持该插入部处于孔内的预设Z轴位置。

在一较佳实施例中，该凸部具有平行于所述负载板第一侧的预设尺寸.所述槽具有与所述凸部的预设尺寸在Z轴上对准的预设配合尺寸。该槽和所述凸部的预设尺寸允许该槽和凸部配合以形成将所述插入件保持在孔内的定位装置。

例如，该定位装置的作用可以通过使所述槽的预设尺寸小于凸部的预设尺寸，并且其中凸部以弹性材料制成来得以体现。将插入部安装到孔中使得凸部变形。凸部的弹性在其本身和将插入件保持在孔内的槽壁之间产生摩擦力。

本设计对于其本身给予的进一步改进在于提供偏压力将负载板CG接触端稳固地压抵住负载板和负载板接地端子，以限制碎屑进入插入件和负载板接地端子之间的界面。

该改进包括在孔中的、朝离开负载板方向的托架。所述插入件包括横向穿过Z轴并在Z轴与托架对齐的弹性第二凸部。所述托架和所述第二凸部的Z轴位置使得所述第二凸部在所述插入件处于预设Z轴位置时产生弹性偏离或变形。这一偏离或变形产生了将负载板接触端稳固地压抵住负载板的力。

附图说明

图1A为现有的插入件和对准板组件的俯视立体图。

图1B为现有插入件的侧视图。

图2为本发明反转方向组装的、端子壳体和接地插入件的负载板侧的分解立体图。

图3A和3B显示了分别以CG端和负载板接触端面向观察者的插入件立体图。

图4为插入件和对准板的侧视图。

具体实施方式

图2为从负载板一侧显示、即底面朝上的改进壳体15a的立体图，其带有对准后用以插入在壳体15a的孔40中的插入件30。界定该孔40的壁39基本与孔40的Z轴17平行。

孔40周围的壳体15a部分具有保持和对准测试触点(未显示)的槽21，该测试触点与DUT的S&P端子形成电接触。孔40从负载板侧的表面44到DUT安装侧完全穿透壳体15a。壳体15a在孔40周围具有斜面48，以便于将插入件30安装到孔40中。表面44基本与单个槽21之间朝上的表面共面。

图2以虚线显示了负载板58的一部分，其带有面朝插入件30(并如图2所示远离观察者)的第一侧。该负载板58第一侧为平的，且当装配到壳体15a时，基本垂直于Z轴17。该负载板第一侧装有面朝插入件30的接地端子52。负载板58第一侧上的传导路径如所示从接地端子52引出。当壳体15a附接到负载板58，表面44基本搁置在负载板58的第一侧上。

孔40是图1A所示的孔28的改进，并且插入件30是图1A及1B所示的插入件25的改进。插入件30的电气结构与插入件25相类似。改进的孔40与改进的插入件30的特征相配合以接受并保持插入件30，并将插入件30以恒定压力偏压抵住接地端子52。

孔40在其壁39上包括一对同样的、相对的、面向内及向下的、锁孔状的槽或凹孔43a和43b。(“向下”是因为图2是从负载板，即底面，来显示壳体15a。)槽43a和43b的形状相同且在Z轴方向上的位置彼此对准以容置插入件30相对侧上相同的弹性凸部33。(图2中，近似锁孔状的槽43b仅为部分可见，并且远离观察者的凸部33不可见。)凸部33最好为弹性体。沿X轴彼此面对面的槽43a和43b的内表面基本为球状。

在靠近表面44以及负载板58的第一侧的槽43a和43b端部较窄。当插入件30压入孔40时，凸部33在通过这些窄端时变形，并且在到达槽43a和43b的较大的底部处时扩张。凸部33和槽43a及43b一起配合构成将插入件30保持在孔40中的定位装置。因此，当将壳体15a附接到负载板58时，也许有很多的插入件30各保持在壳体15a中。同时，也容易将单个插入件30从孔40中取出。

图3A显示的改进插入件30，其CG接触面19可见。图3B显示的插入件30，其负载板接触面41可见，且相对于图3B绕Z轴17旋转了90°。X和Y轴彼此正交，并与Z轴17正交。该插入件30的安装还防止了插入件30在负载板上的偏移，从而防止在多次测试DUT后有碎屑进入接触面41和负载板之间的空间。与图1A和1B中的插入件25不同，插入件30不固有地顺应跟从负载板，而仅仅作为限制DUT沿Z轴位置的硬挡块。安装用于测试的DUT的装载设备为DUT提供Z轴定位的顺应性。

根据已知原理，优选的插入件30具有从负载板接触面41通过插入件30到达测试接触面19的第一孔膛18。该孔改善了负载接触面41和测试接触面19之间的高频信号的传导。该高频信号的传输可以通过使插入件30具有从负载板接触面41到测试接触面19的光滑侧壁而得以进一步改善。

前段所述设计的一个问题是，在进行DUT测试过程中，测试接触面19和许多单个DUT的CG端子接触产生的碎屑会通过孔18到达负载板接触面41和接地端子52之间的界面。这些碎屑会干扰接地端子52和接触表面41之间的良好电接触，并且会导致接地端子52的磨损。

在较佳实施例中，凸部33包括压配在基本横穿Z轴17和第一孔膛18的第二孔膛中的弹性柱。该弹性柱从第二孔膛中突出形成凸部33。第二孔膛与第一孔膛18相交。第二孔膛中的弹性柱完全封闭住第一孔膛18以防止碎屑从负载板接触面41通过孔18到达测试接触面19，减少接地端子52磨损并改善接地端子52和接触表面41之间的电接触。

另外，孔40具有一对托架47，其基本面朝壳体15a的负载板侧。托架47在孔40两边彼此相对，并且可延伸以与孔40上包括槽43a和43b的侧边相交。(较为靠近观察者一侧的托架47，在图2中不可见。)

偏压凸部36从与带有凸部33的侧边正交的插入件30侧边突出。优选地，凸部36包括配合在插入件30第三孔膛中、通常包括弹性体的、弹性柱。该第三孔膛优选地与Z轴17以及具有形成保持凸部33之柱体的第二孔膛正交。

当插入件30安装在孔40中，并且壳体15a适当地附接到负载板58时，托架47抵靠住凸部36的压力使凸部36变形。变形的凸部36产生力将插入件30弹性偏压抵靠住负载板58。该偏压力限制了碎屑渗入接地端子52和接触面41之间的界面。

在将壳体15a安装到负载板上之前，插入件30从负载板侧安装到孔40中。利用探针或工具迫使凸部33进入槽43a和43b。凸部33在安装过程中变形。凸部33应能紧紧地配合在槽43a和43b中，以将插入件30稳固地保持在孔40中。

图4显示了在附接到负载板58之前的壳体15a的侧视图，如所建议般CG接触面19没有突出到壳体15a相邻表面的上方。插入件30显示安装在孔40中，弹性凸部33面向观察者。插入件30的表面41突出经过壳体15a的表面44。在此状态，托架47略微接触凸部36，而凸部33压入槽43a和43b中。

将壳体15a安装到负载板58使负载板接地端子52压抵住相邻的接触面41，迫使插入件30更深入孔40中，使得接触面41接近与负载板58本身的面44共面对齐。插入件30的这一偏移导致托架47使凸部36弹性变形。该凸部36的弹性变形导致插入件30以大致抵压住接地端子52的力压在负载板58上。因而，凸部36产生持续的机械加载以及使插入件30的表面41和接地端子52之间形成电接触。

在安装完成后，CG接触面19突出到壳体15a的相邻表面的上方。同时，在安装完成后，插入件30仍然略微从孔40中突出，从而表面41低于孔40附近的表面44，如图4所示。

插入件30和凸部36的尺寸；凸部36和33在插入件30上的相对位置；以及托架47与槽43a和43b的相对位置都相互配合，从而将壳体15a安装到负载板上的步骤导致负载板表面44令插入件30沿Z轴朝DUT测试位置偏移，并同时使弹性凸部36偏离或变形。

采用将插入件30保持在壳体15a中的弹性部件33和将插入件30压抵于负载板的弹性部件36，比采用刚性元件的安装更具有优点。在采用刚性元件时，这些元件彼此之间必然的偏移会导致磨损，产生碎屑，并常常使插入件30失效。

弹性凸部36的偏离或变形使凸部36中产生弹性，以对插入件30施加抵靠住负载板的预载荷。使插入件30抵靠住负载板的预载压力或预载力防止在DUT到达及离开测试位置时，插入件30和负载板之间产生过多的刮擦和磨损。

负载板58和负载板58上的表面41面积为1-2mm²的单个插入件30之间的压力范围大致为100-135gram，这一数值应可降低或甚至防止负载板58和插入件30之间的大部分刮擦和磨损，并能防止碎屑进入接地端子52和插入件30的接触面41之间。该压力在任何情况下应能使插入件30在DUT测试的各阶段都稳固地抵靠住负载板。应当选择该凸块36的弹性系数和尺寸以对接地端子52上的表面41施加所需载荷。注意通常在一个壳体15a中设有几个这样的插入件。将壳体15a固定在负载板58上适当位置所需的总的力为所有插入件30所需力的总和。

在当前实施例中，插入件30是刚性的，而在Z轴上并无固有的顺应跟从性，来响应由装载设备保持在测试位置中的DUT所施加的力。插入件30提供了硬挡块功能，以防止在装载设备将该DUT移动到并保持在测试位置时DUT移过头。DUT沿Z轴移过头是不想要的，因为其会导致测试设备触点或负载板的永久变形。该装载设备的替代结构优选地提供DUT和插入件30之间正确的硬挡块测试状态高度。

凸块36产生的将插入件30抵压住负载板的力为该凸块36尺寸、托架47和插入件30之间间隔、以及制造凸部36的材料的函数。为使在负载板58和插入件30产生的力在所需范围内，在将壳体15a安装到负载板上之前以下参数是具有代表性的：

弹性凸部36的直径：0.406mm(.016”)

弹性凸部36的长度：1.75mm(0.069”)

托架47和插入件30的名义间隔：0.152mm(0.006”)

壳体15a安装到负载板上时凸部36的名义偏离量：0.152mm(.006”)

凸部33和36的材料硬度计读数：邵氏A硬度(Shore A hardness scale)70D±5D的弹性体

壳体15a安装到负载板之前插入件通过表面44的突出量：0.152mm(.006”)

当插入件30安装到孔40内时，槽43a和43b以及凸部33的尺寸和位置对正确地保持插入件30也是重要的。将壳体15a安装到负载板58上使插入件30沿Z轴17偏移。这一设计使得，如图4所示在负载板将力施加到插入件30上之前，凸部33从槽43a和43b的底部沿Z轴有一段偏移量。

下列尺寸应能一方面有效地保持插入件30，而另一方面能很方便地插入和取出。因为该设计有很多相关的尺寸，同样可以接受许多其它组的值。

弹性凸部33的直径：0.406mm(.016”)

槽43a和43b的最窄宽度：0.254mm(.01”)

槽43a和43b底端球面直径：0.381mm(.015”)

槽43a和43b的最大深度(X轴方向)：0.393mm(.0155”)

各凸部33延伸到槽43a和43b中的名义距离：0.220mm(.0087”)。

Claims (9)

1.一种测试具有中心接地(CG)端子的微电路的系统，所述系统包括负载板，所述负载板在第一侧具有接地端子；安装在所述负载板第一侧的壳体，所述壳体具有测试端子，所述测试端子设置在容置所述微电路的所述壳体第一表面区域周围，以及孔，所述孔从所述壳体的第一表面区域向负载板接地端子开口、并与所述壳体第一表面上的微电路CG端子对准，所述孔具有与所述负载板第一侧垂直的Z轴；以及孔内的导电接地接头插入件，所述插入件具有接触所述微电路CG端子的CG端子端、和接触所述负载板接地端子的负载板接触端，其中本发明包括，在所述插入件中的第一凸部、所述第一凸部从所述侧边突出且基本垂直于Z轴，以及在所述壳体中的壁、所述壁界定出至少所述孔的一部分且具有容置所述第一凸部以保持所述插入件处于所述孔内预设的Z轴位置的槽。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述槽的轴线基本平行于Z轴，并在所述槽离开所述负载板最远的端部处开口。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述凸部具有平行于所述负载板第一侧的预设尺寸，并且其中所述槽具有与所述凸部的预设尺寸在Z轴上对准的预设配合尺寸，并同所述凸部的预设尺寸一起形成将所述插入件保持在孔内的定位装置。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述槽的预设尺寸小于所述凸部的预设尺寸，并且其中所述凸部以弹性材料制成。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述插入件具有从所述负载板接触端向CG端子端延伸的第一孔膛，以及基本横穿过所述Z轴并与所述第一孔膛相交的第二孔膛，其中所述第二孔膛包括从所述第二孔膛突出、并形成所述第一凸部的第一弹性柱，所述弹性柱在第一和第二孔膛的相交处封闭第一孔膛。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述孔包括朝离开负载板方向的托架，并且其中所述插入件包括横向穿过Z轴并在Z轴与托架对齐的弹性第二凸部，其中所述托架和所述第二凸部的Z轴位置使得所述第二凸部在所述插入件处于预设的Z轴位置时产生偏离。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述插入件具有基本横穿过Z轴的第三孔膛，以及处于所述第三孔膛内并从其中突出以形成所述第二凸部的弹性柱。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述第二和第三孔膛相互正交且沿所述Z轴隔开。

9.如权利要求3所述的系统，其中所述孔包括包括朝离开负载板方向的托架，并且其中所述插入件包括横向穿过Z轴并在Z轴与托架对齐的弹性第二凸部，其中所述托架和所述第二凸部的Z轴位置使得所述第二凸部在所述插入件处于预设的Z轴位置时产生偏离。

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